IT201600082136A1

IT201600082136A1 - STEERING COLUMN FOR VEHICLES

Info

Publication number: IT201600082136A1
Application number: IT102016000082136A
Authority: IT
Inventors: Gianfranco Zuccoli
Original assignee: C O B O S P A
Priority date: 2016-08-04
Filing date: 2016-08-04
Publication date: 2018-02-04

Description

“PIANTONE DI STERZO PER VEICOLI” "STEERING COLUMN FOR VEHICLES"

Campo della tecnica Field of technique

La presente invenzione ha per oggetto un piantone di sterzo montabile in veicoli terrestri, ad esempio veicoli agricoli o veicoli industriali per lavori pesanti (macchine da cantiere e similari). The present invention relates to a steering column that can be mounted in land vehicles, for example agricultural vehicles or industrial vehicles for heavy work (construction machines and the like).

Arte nota Known art

Come è noto, la guida di veicoli pesanti e/o in grado di effettuare diverse operazioni “di lavoro” (quali ad esempio spostare carichi pesanti a rimorchio, azionare strumenti come pale o macchinari agricoli di varia natura o maneggiare carichi di materiali anche molto ingombranti/massivi quali balle di fieno, terra smossa e via discorrendo) richiede un’attenta disposizione ergonomica e funzionale dei diversi comandi accessibili al guidatore/operatore. As is known, driving heavy vehicles and / or capable of carrying out various "work" operations (such as moving heavy loads on a trailer, operating tools such as shovels or agricultural machinery of various kinds or handling loads of even very bulky materials / masses such as hay bales, loose earth and so on) requires a careful ergonomic and functional arrangement of the various controls accessible to the driver / operator.

La stessa richiedente, ad esempio, ha sviluppato una vasta gamma di comandi di sterzo che soddisfino i molteplici requisiti sia di facilità di comando (intesa come ridotto sforzo di azionamento ed ottimo adattamento alle misure anatomiche del guidatore/operatore) che di immediato accesso e gestione agli strumenti di bordo e, laddove presenti, ai comandi che azionano i diversi sistemi veicolari. The same applicant, for example, has developed a wide range of steering controls that meet the multiple requirements of both ease of operation (understood as reduced drive effort and excellent adaptation to the anatomical measures of the driver / operator) and immediate access and management. to the on-board instruments and, where present, to the controls that operate the various vehicle systems.

Nel campo dei trattori agricoli è adottabile in particolare una tipologia di comandi di sterzo che prevedono l’adozione di un classico volante, il quale viene tradizionalmente azionato in rotazione: questo tipo di volante tuttavia presenta un “mozzo centrale” che non ruota con le razze e la corona del volante stesso, e che in genere viene utilizzato come supporto fisso per strumentazione e/o comandi aggiuntivi. In the field of agricultural tractors, in particular, a type of steering controls can be adopted that provide for the adoption of a classic steering wheel, which is traditionally operated in rotation: this type of steering wheel, however, has a "central hub" that does not rotate with the spokes and the rim of the steering wheel itself, and which is generally used as a fixed support for additional instruments and / or controls.

Per realizzare il cinematismo che disaccoppia la rotazione della corona di sterzo (con le relative razze radiali) dalla rotazione del mozzo del volante sono note oggigiorno diverse strutture di articolazione meccanica, che comunque presentano diversi inconvenienti in termini di compattazione massima ottenibile, semplicità realizzativa e contenimento di costo industriale. To realize the kinematics that decouples the rotation of the steering crown (with the relative radial spokes) from the rotation of the steering wheel hub, different mechanical articulation structures are currently known, which in any case have various drawbacks in terms of maximum achievable compaction, construction simplicity and containment. of industrial cost.

Descrizione dettagliata dell'invenzione Detailed description of the invention

In raffronto alla tecnica nota ed ai problemi qui sopra accennati, scopo della presente invenzione è pertanto quello di rendere disponibile un piantone di sterzo che realizzi la funzionalità di avere il “mozzo” del volante fisso e che al contempo sia molto facile ed economico da progettare e da costruire in grande serie. Compared to the prior art and the problems mentioned above, the aim of the present invention is therefore to make available a steering column which achieves the functionality of having the "hub" of the steering wheel fixed and which at the same time is very easy and economical to design. and to be built in large series.

Più in particolare, scopo della presente invenzione è quello di implementare un piantone di sterzo che garantisca comunque un’ottimale azionamento (sia in termini di sforzo esercitato che di precisione del comando) da parte del guidatore/utilizzatore del veicolo su cui il piantone stesso è montato. More specifically, the purpose of the present invention is to implement a steering column which in any case guarantees optimal operation (both in terms of effort exerted and precision of the command) by the driver / user of the vehicle on which the steering column itself is mounted.

Ancora, uno scopo della presente invenzione è quello di ideare un piantone di sterzo a mozzo fisso che sia altamente universale e cioè che sia montabile facilmente su un’ampia gamma di veicoli. Still, an object of the present invention is to devise a steering column with a fixed hub which is highly universal, that is, which can be easily mounted on a wide range of vehicles.

Viene ora descritta, a titolo esemplificativo e non limitativo, una forma di attuazione del piantone di sterzo secondo l’invenzione, rappresentato nelle unite figure in cui: An embodiment of the steering column according to the invention is now described, by way of non-limiting example, represented in the accompanying figures in which:

- le figure 1 e 2 mostrano viste prospettiche da diverse angolazioni nello spazio del piantone secondo l’invenzione. - Figures 1 and 2 show perspective views from different angles in the space of the column according to the invention.

II piantone di sterzo che come già accennato in apertura della presente descrizione è associabile a veicoli terrestri (ad esempio, a trattori e/o a macchine pesanti per movimento terra e/o per lavori di cantiere) è globalmente indicato con il riferimento numerico 1 nelle figure e strutturalmente comprende un primo albero girevole 2 calettato lungo un primo asse di rotazione 2a (questo asse di rotazione sarà tipicamente un asse di azionamento di una corona di sterzo associabile all’albero girevole 2) ed un secondo albero girevole 3 cinematicamente connesso al primo albero girevole 2 e calettato lungo un secondo asse di rotazione 3a sfalsato nello spazio rispetto al primo asse di rotazione 2a. The steering column which, as already mentioned at the beginning of this description, can be associated with land vehicles (for example, tractors and / or heavy machinery for earthmoving and / or construction work) is globally indicated with the numerical reference 1 in the figures and structurally it comprises a first rotatable shaft 2 keyed along a first rotation axis 2a (this rotation axis will typically be an actuation axis of a steering crown which can be associated with the rotatable shaft 2) and a second rotatable shaft 3 kinematically connected to the first shaft revolving 2 and keyed along a second rotation axis 3a offset in space with respect to the first rotation axis 2a.

Con riferimento alle figure si deve intendere che il secondo albero girevole 3 è calettato in modo da girare “folle” attorno ad un albero fisso avvitato al supporto 5 (tale albero fisso è visibile nella figura 2 in una sua piccola porzione protendentesi dal grosso dado che lo collega al corpo di base 5): in altre parole, sull'albero fisso gira in modo folle il volante che a sua volta è collegato ad un mozzo flangiato che porta due cuscinetti (e queste ultime componenti compongono il secondo albero girevole 3). With reference to the figures, it must be understood that the second revolving shaft 3 is keyed in such a way as to turn "idly" around a fixed shaft screwed to the support 5 (this fixed shaft is visible in figure 2 in a small portion of it protruding from the large nut which connects it to the base body 5): in other words, on the fixed shaft the steering wheel rotates in an idle way which in turn is connected to a flanged hub which carries two bearings (and these latter components make up the second rotating shaft 3).

L’invenzione comprende di base anche opportuni mezzi di collegamento cinematico 4, i quali sono interposti tra il primo ed il secondo albero girevole 2 e 3 e sono atti a verificare la già citata condizione di sfalsamento tra il primo asse di rotazione 2a ed il secondo asse di rotazione 3a: vantaggiosamente, questi mezzi di collegamento cinematico 4 comprendono un primo elemento di ingranamento 4a ed un secondo elemento di ingranamento 4b rispettivamente associati al primo albero girevole 2 ed al secondo albero girevole 3 ed un elemento di interconnessione 4c topologicamente conformato a nastro chiuso: tale elemento di interconnessione è simultaneamente connesso ai due elementi di ingranamento 4a e 4b per realizzarne una rotazione coordinata. The invention also basically comprises suitable kinematic connection means 4, which are interposed between the first and the second rotating shaft 2 and 3 and are able to verify the aforementioned condition of offset between the first rotation axis 2a and the second rotation axis 3a: advantageously, these kinematic connection means 4 comprise a first meshing element 4a and a second meshing element 4b respectively associated with the first rotating shaft 2 and with the second rotating shaft 3 and a topologically ribbon-shaped interconnection element 4c closed: this interconnection element is simultaneously connected to the two meshing elements 4a and 4b to achieve a coordinated rotation thereof.

Dal punto di vista strutturale il presente piantone di sterzo prevede la presenza di un corpo di base 5 circoscritto almeno parzialmente al primo albero girevole 2 e/o al secondo albero girevole 3 e/o ai mezzi di collegamento cinematico 4: questo corpo di base (che può anche essere più o meno integrato con la struttura del veicolo che può ospitare funzionalmente l’invenzione) ha il compito di supportare e/o sostenere nello spazio il primo albero girevole 2 e/o il secondo albero girevole 3 e/o i mezzi di collegamento cinematico 4 stessi. From the structural point of view, the present steering column provides for the presence of a base body 5 circumscribed at least partially to the first rotating shaft 2 and / or to the second rotating shaft 3 and / or to the kinematic connection means 4: this base body ( which can also be more or less integrated with the structure of the vehicle that can functionally host the invention) has the task of supporting and / or supporting in space the first rotating shaft 2 and / or the second rotating shaft 3 and / or the means of kinematic link 4 themselves.

In termini di funzionalità e tenendo conto del fatto che questa invenzione è preposta a realizzare un piantone di sterzo “con mozzo fisso”, si può osservare che il corpo di base 5 può comprendere una porzione di sommità 5a posta superiormente al primo albero girevole 2 (e/o anche al secondo albero girevole 3, a seconda delle esigenze del momento e soprattutto in funzione della disposizione del piantone di sterzo rispetto ad un telaio di veicolo e rispetto ad un posto di guida del veicolo stesso), la quale definisce un’area centrale del piantone di sterzo. In terms of functionality and taking into account the fact that this invention is designed to produce a "fixed hub" steering column, it can be observed that the base body 5 can comprise a top portion 5a placed above the first rotating shaft 2 ( and / or also to the second rotating shaft 3, according to the needs of the moment and above all according to the arrangement of the steering column with respect to a vehicle frame and with respect to a driving position of the vehicle itself), which defines an area central steering column.

Notevolmente, questa area centrale del piantone di sterzo sarà sostanzialmente immobile rispetto a movimentazioni del primo albero girevole 2) e/o del secondo albero girevole 3, in modo tale da definire una porzione di mozzo fissa per un volante collegabile al primo albero girevole 2 e/o al secondo albero girevole 3. Considerably, this central area of the steering column will be substantially immobile with respect to movements of the first rotatable shaft 2) and / or of the second rotatable shaft 3, so as to define a fixed hub portion for a steering wheel connectable to the first rotatable shaft 2 and / or to the second rotating shaft 3.

Tornando ora al primo elemento di ingranamento 4a ed al secondo elemento di ingranamento 4b, si può notare come questi ultimi comprendano convenientemente ruote dentate e/o ingranaggi rispettivamente associati, e tipicamente solidali, al primo albero girevole 2 ed al secondo albero girevole 3: in coordinazione a questa forma realizzativa degli elementi di ingranamento, l’elemento di interconnessione a nastro chiuso 4c può a sua volta essere una cinghia dentata e/o una catena sottesa ed ingranata tra le appena citate ruote dentate e/o ingranaggi. Returning now to the first meshing element 4a and to the second meshing element 4b, it can be seen that the latter conveniently comprise toothed wheels and / or gears respectively associated and typically integral with the first rotating shaft 2 and the second rotating shaft 3: in coordination of the meshing elements with this embodiment, the closed belt interconnection element 4c can in turn be a toothed belt and / or a chain subtended and meshed between the aforementioned toothed wheels and / or gears.

Il rapporto di trasmissione definito dai due corpi di ingranamento 4a e 4b può essere qualsivoglia, a seconda delle esigenze del momento: in particolare, può essere definito un rapporto di 1 :1 scegliendo i corpi di ingranamento con uguale diametro e/o numero di denti. The transmission ratio defined by the two meshing bodies 4a and 4b can be any, according to the needs of the moment: in particular, a ratio of 1: 1 can be defined by choosing the meshing bodies with the same diameter and / or number of teeth .

Al fine di garantire le più ampie possibilità di adattamento ergonomico, nel piantone secondo l’invenzione possono essere presenti mezzi di regolazione dell'inclinazione (non rappresentati nelle figure) del primo albero girevole 2 e/o del secondo albero girevole 3: tali mezzi di regolazione dell'inclinazione sono realizzabili in diversi modi anche in accordo con la tecnica nota e nella forma realizzativa illustrata nelle figure comprendono un elemento a cerniera posto sul primo albero girevole 2 e/o sul secondo albero girevole 3, di modo tale da poter determinare una rotazione selettiva solidale nello spazio di entrambi detti alberi girevoli 2 e 3. In order to ensure the widest possible ergonomic adaptation, in the column according to the invention there may be means for adjusting the inclination (not shown in the figures) of the first revolving shaft 2 and / or of the second revolving shaft 3: these means of adjustment of the inclination can be achieved in different ways also in accordance with the known art and in the embodiment illustrated in the figures they comprise a hinge element placed on the first rotating shaft 2 and / or on the second rotating shaft 3, so as to be able to determine a selective rotation integral in the space of both said rotatable shafts 2 and 3.

In maggior dettaglio, i mezzi di regolazione dell'inclinazione sono interposti tra il corpo di base 5 ed almeno uno tra il primo o il secondo albero girevole 2 o 3: pertanto, visto il collegamento insistente tra i due alberi girevoli, sbloccando ed azionando i mezzi di regolazione rispetto ad uno dei due alberi si otterrà la rotazione solidale di entrambi. In greater detail, the means for adjusting the inclination are interposed between the base body 5 and at least one between the first or second rotating shaft 2 or 3: therefore, given the insistent connection between the two rotating shafts, unlocking and activating the means of adjustment with respect to one of the two shafts, the integral rotation of both will be obtained.

Tornando ancora ai mezzi di collegamento cinematico 4, si deve notare come questi ultimi comprendano inoltre corpi di vincolo a manicotto rispettivamente associati al primo ed al secondo albero girevole 2 e 3: tali corpo di vincolo a manicotto servono per alloggiare rispettive porzioni di estremità degli alberi girevoli stessi e per definirne una mutua condizione di parallelismo. Returning again to the kinematic connection means 4, it should be noted that the latter also comprise sleeve fastening bodies respectively associated with the first and second rotating shaft 2 and 3: these sleeve fastening bodies serve to house respective end portions of the shafts and to define a mutual condition of parallelism.

Gli appena descritti corpi di vincolo a manicotto, qualora presenti, sono inoltre atti a definire una distanza variabile regolabile tra il primo ed il secondo asse 2a e 3a e/o sono atti a determinare selettivamente uno stato di tensionamento dell’elemento di interconnessione a nastro chiuso 4c: in tal modo si può compensare un eventuale allungamento per usura dell’elemento 4c o si può anche indurire o allentare lo sforzo richiesto dall’operatore/guidatore quando quest’ultimo agisce sullo sterzo/volante collegato al piantone 1. The aforementioned sleeve fastening bodies, if present, are also capable of defining a variable adjustable distance between the first and second axis 2a and 3a and / or are capable of selectively determining a state of tension of the ribbon interconnection element closed 4c: in this way it is possible to compensate for any elongation due to wear of the element 4c or it is also possible to harden or loosen the effort required by the operator / driver when the latter acts on the steering wheel / steering wheel connected to the column 1.

Più in generale, la presente invenzione può comprendere mezzi di tensionamento 6 attivi sull'elemento di interconnessione a nastro chiuso 4c, i quali possono essere più o meno integrati con uno o più altri componenti strutturali del piantone di sterzo 1 : ad esempio, nelle unite figure è possibile notare la presenza di un gruppo tendicatena il quale agisce su un tratto di catena sotteso tra i due elementi 4a e 4b e che è montato su una flangia a sua volta associata ai due alberi 2a e 3a (tale flangia si estende a partire da un componente del corpo di base 5). More generally, the present invention can comprise tensioning means 6 active on the closed belt interconnection element 4c, which can be more or less integrated with one or more other structural components of the steering column 1: for example, in the assemblies figures it is possible to note the presence of a chain tensioner which acts on a section of chain subtended between the two elements 4a and 4b and which is mounted on a flange in turn associated with the two shafts 2a and 3a (this flange extends from from a component of the base body 5).

Forma parte della presente invenzione anche un veicolo terrestre, ad esempio di tipo “trattore” o “macchina da cantiere” o ancora “macchina per movimento terra”, che vantaggiosamente comprende almeno un piantone di sterzo secondo quanto qui descritto e rivendicato. A land vehicle also forms part of the present invention, for example of the "tractor" or "construction machine" or "earth-moving machine" type, which advantageously comprises at least one steering column as described and claimed herein.

L’invenzione consegue diversi vantaggi rispetto alla tecnica nota. The invention achieves several advantages over the known art.

Innanzitutto, grazie alla peculiare architettura strutturale qui sopra descritta (e di seguito rivendicata) è possibile disaccoppiare la rotazione di corona e razze del volante rispetto alla sua parte centrale, mettendo quindi a disposizione l’area del mozzo per qualsivoglia funzione di supporto ed alloggiamento di comandi o strumenti: tale disaccoppiamento viene garantito da un cinematismo estremamente semplice ed affidabile, che peraltro ha notevoli capacità di essere compattato sia in senso “radiale” attorno all’asse mediano del piantone di sterzo stesso che in senso “longitudinale” lungo lo sviluppo verticale del piantone. First of all, thanks to the peculiar structural architecture described above (and claimed hereinafter) it is possible to decouple the rotation of the crown and spokes of the steering wheel with respect to its central part, thus making the area of the hub available for any function of support and housing. controls or instruments: this decoupling is guaranteed by an extremely simple and reliable kinematics, which, moreover, has considerable capacity to be compacted both in a "radial" direction around the median axis of the steering column itself and in a "longitudinal" direction along the vertical development of the column.

Il presente trovato inoltre permette di definire un ampio range di variazione dei rapporti di demoltiplicazione con pochissime modifiche e sempre con eccellenti capacità di mantenimento di dimensioni ridotte. The present invention also allows to define a wide range of variation of the reduction ratios with very few modifications and always with excellent capacity for maintaining small dimensions.

Nondimeno, l’adattabilità (anche in retrofittingì ) di questo piantone di sterzo a numerosi tipi di veicolo e la sostanziale assenza di manutenzione sono ulteriori caratteristiche di vantaggio conferite dalla struttura dell’invenzione. Nonetheless, the adaptability (even in retrofitting) of this steering column to numerous types of vehicle and the substantial absence of maintenance are further advantageous features conferred by the structure of the invention.

E’ infine chiaro che all’oggetto della presente invenzione possono essere apportate aggiunte o modifiche ovvie per un tecnico del ramo senza per questo fuoriuscire daN’ambito di tutela fornito dalle rivendicazioni annesse. Finally, it is clear that the object of the present invention can be made by obvious additions or modifications for a person skilled in the art without thereby departing from the scope of protection provided by the attached claims.

Claims

CLAIMS 1. steering column which can be associated with land vehicles, preferably with tractors and / or heavy machinery for earthmoving and / or construction work, comprising: - a first rotatable shaft (2) keyed along a first rotation axis (2a), said first rotation axis (2a) being an actuation axis of a steering crown which can be associated with said first rotatable shaft (2); - a second rotatable shaft (3) kinematically connected to said first rotatable shaft (2) and keyed along a second rotation axis (3a) parallel and offset in space with respect to said first rotation axis (2a); And - kinematic connection means (4) interposed between the first rotating shaft (2) and the second rotating shaft (3) and able to verify a condition of at least offset between the first axis of rotation (2a) and the second axis of rotation ( 3a), characterized in that said kinematic connection means (4) comprise a first meshing element (4a) and a second meshing element (4b) respectively associated with the first rotating shaft (2) and with the second rotating shaft (3) and an element interconnection element (4c) topologically shaped as a closed belt and simultaneously connected to the first meshing element (4a) and to the second meshing element (4b) to achieve a coordinated rotation thereof. Steering column according to claim 1, wherein there is also a base body (5) circumscribed at least partially to the first rotatable shaft (2) and / or to the second rotatable shaft (3) and / or to the kinematic connection means (4) and adapted to support and / or to support in space the first rotatable shaft (2) and / or the second rotatable shaft (3) and / or the kinematic connection means (4) themselves. Steering column according to claim 2, wherein said base body (5) comprises a top portion located above the first rotatable shaft (2) and / or the second rotatable shaft (3) and defining a central area of the steering column, said central area of the steering column being substantially immobile with respect to movements of the first rotatable shaft (2) and / or the second rotatable shaft (3) and preferably defining a fixed hub portion for a steering wheel connectable to the first rotatable shaft (2) and / or to the second rotating shaft (3). Steering column according to any one of the preceding claims, wherein the first meshing element (4a) and the second meshing element (4b) comprise toothed wheels and / or gears respectively associated, and preferably integral with, the first rotating shaft ( 2) and to the second rotatable shaft (3), the closed belt interconnection element (4c) comprising a toothed belt and / or a chain subtended and meshed between said toothed wheels and / or said gears. 5. steering column according to any one of the preceding claims, in which there are also means for adjusting the inclination of the first rotating shaft (2) and / or of the second rotating shaft (3). 6. steering column according to claim 5, wherein said tilt adjustment means comprise a hinge element placed on the first rotatable shaft (2) and / or on the second rotatable shaft (3) and are adapted to determine a selective rotation integral in the space of both said rotating shafts (2) and (3). 7. steering column according to claims 5 or 6, in which the tilt adjustment means are interposed between the base body (5) and at least one of the first or second rotating shaft (2) or (3). 8. steering column according to any one of the preceding claims, in which the kinematic connection means (4) further comprise sleeve fastening bodies respectively associated with the first and second rotatable shafts (2) and (3) to house respective portions of ends and to define a mutual condition of parallelism. Steering column according to any one of the preceding claims, wherein there are also tensioning means (6) active on the closed belt interconnection element (4c), said tensioning means (6) being preferably connected and / or at least partially integrated with one or more other structural components of the steering column (1) and even more preferably comprising a chain tensioner unit active on a portion of the closed belt interconnection element (4c) subtended between the meshing elements (4a) and ( 4b) and mounted on a flange extending from the base body (5). 10. land vehicle, preferably of the tractor or construction machine or earth-moving machine type, comprising at least one steering column according to any one of the preceding claims.